计算机控制系统-实验指导书(OK).doc

《计算机控制系统》硬件部分 实验指导书 机电工程系 杨大志 付 伶 郭天石 四川理工学院 2007年10月 目 录 实验一 数/模转换与模/数转换 1 实验二 采样与保持 4 实验三 积分分离PID控制 8 实验四 最小拍控制系统 12 实验五 大林算法 17 附录一 TDN-AC/ACS+系统使用说明 21 附录二 实验程序流程图 29 注：实验一、二为基础性实验，实验三、四、五为综合性实验。 实验一 数/模转换与模/数转换 一、实验目的 1、熟悉模/数转换的电路工作原理 2、熟悉数/模转换的电路工作原理 3、掌握模/数转化的量化特性 4、熟悉多路数/模转换电路的工作原理 二、实验设备 1、计算机控制实验装置一台 2、计算机一台 3、万用表 三、实验原理 图1-1 如图1-1示，8088CPU的OPCLK与ADC0809单元电路的CLOCK相连作为ADC0809的时钟信号。ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态（接+5V），选通输入通道IN7。通过电位器W141给A/D转换器输入-5~+5V模拟电压。8253的2#口用于5ms定时输出OUT2信号启动A/D转换器，由8255口A为输入方式。A/D转换的数据通过A口采入计算机，送到显示器上显示，并由数据总线送到0832的输入端。选用8088的地址输入信号IOY0为片选信号（），XIOW信号为写入信号（），D/A转换器的口地址为00H。 调节W141即可改变输入电压，可在调试窗口中看到ADC对应输出的数字量，同时这个数字量也是DAC的输入数码。 四、实验线路 实验线路如图1-1，图1-2，图1-3所示。图中大部分线已接好，只需接入“”的线，并把电源部分用短路块短接有“短路”标志的地方即可。 图1-2 五、实验内容和步骤 1、单路模/数与转换实验 （1）按图1-1接线，接好后仔细检查，确定无误后方可接通实验箱的电源。 （2）打开实验箱电源，双击图标执行计控实验程序ACS2002，选择默认串口1，使通讯成功。 （3）按附录一系统实验说明中介绍的方法进行D/A调零。 （4）打开汇编程序AC1-1.asm，仔细分析源程序，然后对其编译、链接，最后在调试窗口中装入程序AC1-1.exe，用命令G=0000:2000↓（或者G=F0000:1100↓）启动模/数、数/模转换程序。转换后的数字量将显示在调试窗口中。 （5）依次调节U14单元的电位器W141，使其输出端Y分别为表1-1所示模拟量输入值，记录程序显示的数字量并用万用表测量D/A转换后的模拟输出量填于表1-1中。 表1-1 模拟输入电压（V） 显示器数码（H） 模拟输出电压（V） -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 （6）在图1-1基础上加接一个信号衰减电路，加接部分如图1-2所示，其余电路不变。 （7）依次调节模拟输入电压，使A/D转换值分别如表1-2所示，记录对应的11个数字量情况下的模拟量输入电压，整理量化单位和量化误差。 表1-2 模入电压（mV） -196 -156.8 -117.6 -78.4 -39.2 0 39.2 78.4 117.6 156.8 196 数字量（H） 六、双路模/数、数/模转换实验 （1）按图1-3接线。 （2）接线后打开示波器，点击用不运行程序方式观察模／数转换的两路输入信号R1和R2。 （3）S11选择斜坡档，S12选择下档，将W11幅值调至最大，调节W12使R1幅值为4V左右。 （4）打开汇编程序AC1-4.asm，对其编译、链接，然后在调试窗口中装入程序。再进入示波器窗口，点击用运行程序方式观察信号波形。程序入口地址采用默认地址，即CS:0000，IP:2000。 （5）分别观察输入信号与对应的输出信号，（R1对应OUT1，R2对应OUT2）画出对应波形并用示波器测量波形的幅值。 （6）在DAC单元的OUT端观察计算机的分时控制输出波形。 图1-3 实验二 采样与保持 实验2.1 采样实验 一、实验目的 1、熟悉模/数转换的电路工作原理 2、熟悉数/模转换的电路工作原理 3、掌握采样周期Tk对输出波形的影响 二、实验设备 1、计算机控制实验装置一台 2、计算机一台 三、实验原理 信号源U1 SG单元的OUT端输出抛物线信号，通过A/D转换单元的U12的IN7端输入。计算机在采样时刻启动A/D转换器，转换得到数字量送至教学机8255口A，口A设成输入方式。8088CPU将输入的数字量直接送至D/A转换单元U10，在U10单元的OUT端则输出相应的模拟信号。 如图2.1-1所示，在时间τ以外，计算机输出零至D/A并使其转换，所以τ以外输出为